基于超长臂装载机动臂下降的防抖动模糊控制设计.pdf

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1、基于超长臂装载机动臂下降的防抖动模糊控制设计口付莹口石军锋广西柳工机械股份有限公司装载机研究院广西柳州545007摘要：针对超长臂装载机因动臂在快速下降时所引起的整机抖动问题，采取了在动臂液压缸管路前增加电比例节流阀的措施，使装载机在动臂下降过程中，根据负载的大小，由模糊控制器计算出节流阀的开度．控制节流阀的流量，实现抑制超长臂在下降过程中引起的整机抖动，进而达到整机的动态协调性控制。最后。将该电比例节流阀应用到试验样机上，并在不同的工况下进行测试。试验结果证明，应用电比例节流阀．能够满足动臂快速下降过程中的整机稳定性，且不增加整机油耗。关键词：装载

2、机抖动电比例节流阀模糊控制中图分类号：TH137文献标志码：A文章编号：1000—4998(2016)01—0031-03根据不同作业工况的要求，为了能够提高作业效设置动臂流量控制阀为两位两通型，一位为直通，率。需要使用一些有特殊功能的装载机。特殊功能的装设有单向阀，用来控制动臂上升；另一位通路中设有电载机通常在工作装置的卸高、铲斗的容量和形状上与比例节流阀，用来控制回流的流量，同时该节流阀由控传统的装载机有所不同，如超长臂装载机就是其中的制器输出电流的大小来进行动态调节其开度，在不同一种。但在使用了这一超长臂装载机后，发现当动臂快的负载下，可输出不

3、同的开度，具有相对稳定的流量特速下降到最低位时，受惯性冲量的影响，整机会出现巨性s-．达到重载调节力度大、轻载调节力度小、空载不大的抖动，影响了机械设备的性能和寿命，严重时会使节流的特性，实现装载机动臂下降的相对平稳。设置改零部件失效，甚至造成事故⋯。进的液压原理图如图2所示。为了解决超长臂装载机动臂下降时的不协调性x-J动臂流量控制阀的分析与计算如下。问题。采取了在动臂液压缸的主回路加装电比例节流电比例节流阀的开口的力学平衡方程为：阀的措施[2-4]。使动臂下降时流量下降，从而有效降低rnI=ks(1)因动臂过高的冲量而产生的抖动。此外，当负载变化

4、时，模糊控制器根据负载的大小，计算出节流阀的合理开度．实现不同负载下动臂下降的相对平稳，提高整机的操作协调性。1液压系统设计1．1原液压系统原理分析装载机在动臂下降时，动臂腔的液体回流通过动臂控制阀时，没有受到任何阻力的影响，液压油会直接流回油箱。倘若铲斗中有重物，则回油速度会更快，过快下降必然导致装载机的机身受动臂及其装置惯性的影响而产生剧烈抖动。装载机设计参数是空载时回油速度刚好达到抖动的临界点，而当铲斗有重物时就表现出一定的抖动性，铲斗中重物越重，抖动越明显。装载机动臂液压原理图如图1所示。1．2改进的系统工作原理与系统建模为解决液压系统出现的

5、问题，设置节流阀来控制动臂大缸的回流流量，降低抖动，其设计方案如下。收稿日期：2o15年7月机械制造54卷第617期2016／1国通过节流阀部分的流量为：最大偏移角度见表3。Q,=CoAx／(p,-p2)／p一(2)从表2、表3可以看出，改进的液压系统举升时间节流阀口的开口面积为：与传统液压系统举升时间一致；对于动臂下降时，空载情况下的动臂下降时间相当，满载土时，动臂下降时间A=(z—s)}(3)由3．2S增加到了3．5S，满载石时由3．0s增加到3．4振动的协调平衡方程为：S。而与之对应的驾驶室角度位移在空载时相当，满载土时偏移角度由6．5。降为3

6、．2。满载石时由6．9。降低％尼』』为3．4。，均小于标准值4．0。，而油耗基本不变。由此可见，改进的液压系统相对于传统的液控系统提高了整~<120％k』出c4机的舒适性式中：m为比例系数，N／mA；I为输入到电磁阀的电4结束语流，mA；k为弹簧系数，N／mm；为弹簧位移，mm；A为节流阀的开口面积，mm；Co为流量因子；P为流入节流阀的压力，MPa；P2为流出节流阀的压力，MPa；Q1为当前流过节流阀的流量，L／min；P为液压油的密度，kg／m。；Z为弹簧的初始位移，mm；Q为正常空载流量，L／min；A0为空载节流口的横截面积，mm；tl为下动

7、臂的起始时间，s；t为下动臂的终止时间，s。从上述方程可知，要使动臂在下降时整机不抖动，且下降的时间能达到要求，即表现出一定的协调性。则需满足式(4)。需合理地控制单位横截面积下的动臂油缸的回流流量，即合理地调节式(1)中节流阀阀孔面积A的大小2模糊控制算法实现控制节流阀的开度，需将电磁线圈接入整机控制器的模拟量输出端，合理地控制节流阀的电流．控制输出流量(I-／min)，同时，设计相应的控制算法。模糊理论是应对非线性问题的有效控制方法．采用模糊算法作为控制器的控制方法[6]。根据大量的测试及统计数据可得，动臂液压缸的压力值P(MPa)与动臂手柄开度

8、的大小K~m(mm)对节流阀电流I(mA)的模糊规则见表1。通过判断动臂手柄开度与负载大小。调整动臂液压缸的